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碳纤维智能混凝土梁的力电效应研究

碳纤维智能混凝土梁的力电效应研究

作者：陆见广南京理工大学

学位级别：硕士

碳纤维智能混凝土(Smart Carbon Fiber Concrete)是在普通混凝土中掺入短切碳纤维而成的一种复合材料。这种材料不但具有优良的力学性能，而且具有机敏特性。利用这种机敏特性，可以实现对混凝土结构在服役期间的健康监测以及在遭受自... 详细信息

碳纤维智能混凝土(Smart Carbon Fiber Concrete)是在普通混凝土中掺入短切碳纤维而成的一种复合材料。这种材料不但具有优良的力学性能，而且具有机敏特性。利用这种机敏特性，可以实现对混凝土结构在服役期间的健康监测以及在遭受自然灾害时对结构的损伤积累，剩余寿命进行早期预报。本文系统研究了较大尺寸下结构的力电性能。本论文的主要工作如下： 1．探讨了碳纤维智能混凝土(SCFC)的机敏性原理、制作工艺及影响因素，认为解决碳纤维的分散性是能否制出SCFC的关键，碳纤维的分散性、水灰比、砂灰比、碳纤维的含量、养护龄期对SCFC的电阻具有明显的影响。 2．研究了碳纤维掺量、极化效应、水化龄期、温度、湿度等因素对SCFC试件电阻稳定性的影响。 3．研究了SCFC梁在弯曲荷载作用下的力敏性，得到了SCFC在单调受压荷载、等幅循环荷载、不等幅循环荷载以及持续荷载等过程中的电阻变化规律。 4．研究了SCFC梁在承受持续疲劳荷载作用下的力阻效应。 5．同时用电阻测量法和声发射方法测定了SCFC梁在三点弯曲试验过程中的电阻变化和声发射的信号特征。分析表明，电阻变化和声发射信号在梁的破坏过程中表现出来的规律完全一致，印证了这两种方法在结构的损伤检测中的有效性。 6．研究了SCFC梁在承受冲击荷载下的力阻效应，对比了不同冲击能量下，电阻与撞击高度的关系。

关键词：碳纤维智能混凝土电阻机敏性裂纹检测冲击荷载疲劳试验压阻效应声发射

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3D打印石墨烯基智能水泥复合材料性能研究

3D打印石墨烯基智能水泥复合材料性能研究

作者：宋昆昆兰州大学

学位级别：硕士

石墨烯作为一种新型的二维碳基纳米材料,具有优异的力、电、热等性能,将其引入水泥基复合材料中,改善其水化作用和粘结效应具有显著的影响,可改善水泥基复合材料的宏观性能以促进建筑的可持续性发展。但存在分散性差等关键问题,并存在... 详细信息

石墨烯作为一种新型的二维碳基纳米材料,具有优异的力、电、热等性能,将其引入水泥基复合材料中,改善其水化作用和粘结效应具有显著的影响,可改善水泥基复合材料的宏观性能以促进建筑的可持续性发展。但存在分散性差等关键问题,并存在掺合型导电阈值,限制了其在水泥基材料中的应用。3D打印技术又称增材制造工艺,是以一种数字模型文件为基础,基于精确物理物质和快速成型的工艺。通过逐层打印的方式来构造宏观物体的技术,且兼具规模化制备、形状可控、结构化可精确剪裁设计等优势,已有大量的研究者开始将其应用于石墨烯功能材料研究领域。因此,本论文基于3D打印“增材”技术构筑的三维石墨烯碳基导电相,具有丰富的孔隙结构、超高的导电率、应变可恢复(>90%)、轻质和稳定的导电网络结构,提高了水泥基材料的导电能力并使其获得自感知能力和良好的机敏性,实现了三维石墨烯导电功能相在水泥基材料中的结构、功能一体化可控构筑,为水泥基复合材料的多功能和智能化构建研究提供科学依据和技术支撑。研究的主要内容如下:(1)采用超声辅助和添加聚羧酸类高效减水剂等方式实现对水泥净浆的流变特性调控,结合3D打印技术实现了导电功能相-三维石墨烯材料的可控构筑,采用自延流制备工艺,获得了3D打印石墨烯-水泥复合材料的可灌性流变特征参数。实验研究表明,当水灰比设定为0.45,水泥浆料在3DGA设计孔径为2.5mm之间有一个可灌入阈值,为3DGACC可控制备提供参数依据。(2)利用3D打印技术优势,可以有效降低石墨烯纳米碳基材料在水泥复合材料中的掺量(0.01%.18wt%),实现了3DGACC的高电导率(6.493.47S/m)并通过SEM和EDS表征手段观察三维石墨烯与水泥水化产物的微观形貌和内部结构中元素的分布情况。结果表明,三维石墨烯网络骨架为水泥的水化产物晶体生长提供一定的模板作用,并使其分布生长。(3)系统的开展了3DGA掺量、水化过程、含水率、温度和应力应变对3DGACC电学性能影响的研究,实验结果表明三维石墨烯导电网络在水泥净浆中具有良好的结构稳定性和适应性,不参与水化过程,且随含水率的增大,3DGACC的电阻率增大,并对于含水率的电阻机敏性有良好的稳定性;3DGACC在020℃范围内表现出良好的负温阻效应,负温效应系数约为8.8%/℃;3DGACC在加载变形破坏过程中,随应变的增加,3DGACC的电阻值先减小后突然增大,在小应变范围内(0.3%.2%)具有很好的力-电分段触发式响应机制,应变越大,响应效果越好,加载速率不影响其压敏特性,但随着疲劳次数的增加,3DGACC的电导率会发生不可逆的微小降低。(4)基于3DGACC良好的导电性能和稳定的导电网络结构,研究了其电热和热电效应。电热效应中,3DGACC在020℃范围内,具有良好的焦耳热效应和自发热抗疲劳特性。3DGACC在建筑物常温范围内,温差与产生的电动势满足线性依赖关系,塞贝克值达到19.64μV/k,具有良好的热-电机敏性和抗疲劳特性,80℃水浴和高温热还原制备过程均会降低3DGACC的塞贝克系数值,高温热还原的影响较大。

关键词：水泥基复合材料 3D打印三维石墨烯机敏性智能化

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碳纤维水泥基复合材料力电性能尺寸效应研究

碳纤维水泥基复合材料力电性能尺寸效应研究

作者：邱虎华东交通大学

学位级别：硕士

混凝土是土木工程中应用最广泛的工程材料。但混凝土结构在其服役过程当中,由于荷载作用、环境腐蚀以及损伤疲劳等不利因素的影响使得其结构材料劣化,使用功能降低,严重影响其使用寿命,使得混凝土结构的安全性和耐久性降低。因此,对已... 详细信息

混凝土是土木工程中应用最广泛的工程材料。但混凝土结构在其服役过程当中,由于荷载作用、环境腐蚀以及损伤疲劳等不利因素的影响使得其结构材料劣化,使用功能降低,严重影响其使用寿命,使得混凝土结构的安全性和耐久性降低。因此,对已建和新建的混凝土结构进行监测,及时发现结构的安全隐患,对可能出现的破坏进行提前预警,是对结构安全性进行监控的行之有效的方法。碳纤维水泥基复合材料是一种新型的且性能优异的智能材料,可作为在线损伤检测传感器。该技术已引起愈来愈多的国内外学者的重视,其应用研究领域也在不断地扩展。本文结合江西省自然科学基金项目:碳纤维混凝土力电性能的尺寸效应研究(2009GZC0019)对碳纤维水泥基复合材料的导电性能及其力电性能的尺寸效应影响进行了深入的研究,本论文的主要研究内容包括:1.探讨了碳纤维复合材料的导电机理和力电效应机理、制作工艺及影响因素,认为研究碳纤维复合材料力电性能前,制备分散均匀、粘结性能好且灵敏度高的材料是研究这类问题的关键问题之一,碳纤维的的分散性、碳纤维的含量以及长度,水灰比,养护龄期等对碳纤维复合材料的电阻率具有明显的影响。2.设计并制作了54根几何相似的碳纤维水泥砂浆棱柱体试件,通过试验研究了碳纤维水泥砂浆棱柱体在单向加载作用下的应力-应变、静力受压弹性模量、极限荷载等力学性能参数及体积电阻率、电阻改变率等电学参数与结构件尺寸及应力状态的对应关系。通过试验结果分析了几何相似碳纤维水泥砂浆棱柱体在单向受压作用下的力电机敏性,得到了碳纤维水泥砂浆棱柱体在单调受压加载、等幅循环加载过程中电阻率变化量与应力-应变的对应关系及尺寸效应现象。3.设计并制作了30根几何相似的碳纤维混凝土(粗骨料)棱柱体试件,通过试验研究了碳纤维混凝土(粗骨料)棱柱体在单向加载作用下的应力-应变、极限荷载、体积电阻率、以及电阻改变率与结构件尺寸及应力状态的对应关系。通过试验结果分析了几何相似碳纤维混凝土(粗骨料)棱柱体试件在单向受压作用下的力电机敏性,得到了碳纤维混凝土(粗骨料)棱柱体在单调受压加载、等幅循环加载过程中的电阻率变化量与应力-应变的对应关系及尺寸效应现象。

关键词：碳纤维水泥基复合材料力电效应尺寸效应机敏性

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碳纤维智能混凝土的制备及其性能研究

碳纤维智能混凝土的制备及其性能研究

作者：刘子田南京理工大学

学位级别：硕士

碳纤维智能混凝土(Smart Carbon Fiber Concrete)是在普通混凝土中掺入短切碳纤维而成的一种复合材料。这种材料不但具有优良的力学性能，而且具有机敏特性。利用这种机敏特性，可以实现对混凝土结构在服役期间的健康监测以及在遭受自然灾害时对结构的损伤积累，剩余寿命进行早期预报。本论文的主要工作如下： 1、探讨了碳纤维智能混凝土(SCFC)的机敏性原理、制作工艺及影响因素，认为解决碳纤维的分散性是能否制出SCFC的关键，碳纤维的分散性、水灰比、砂灰比、碳纤维的含量、养护龄期对SCFC的电阻具有明显的影响。 2、研究了SCFC的压敏特性，得到了SCFC在单调受压荷载、等幅循环荷载、不等幅循环荷载以及持续荷载等过程中的电阻变化规律。研究结果表明，SCFC电阻的变化能定量地反映出作用在其上的压力变化，SCFC可以用作压阻型传感器。 3、研究了SCFC在弯曲荷载作用下的力敏性。试验中发现对承受三点弯曲的用SCFC制作的小梁，起先，随着荷载的增大，SCFC的电阻变化缓慢，当荷载增大到某一值时，电阻发生急剧变化，随后电阻变化又趋于缓慢直到构件发生破坏。电阻的变化预示着SCFC中微裂纹的产生和扩展，因此，SCFC可以用于自身健康监测。 4、研究了SCFC在承受持续疲劳荷载作用下的力阻效应。研究发现，对SCFC受荷构件，在开始时，由于SCFC被压密，其内部的裂纹缺陷闭合，SCFC的电阻值减小;但随着循环次数的增加，SCFC的电阻值逐渐增大，这种现象说明在持续疲劳荷载作用下SCFC内部出现了损伤，而且这种损伤具有累积性。 5、对SCFC的温敏性和电热效应进行了初步探讨研究，并且对这种材料在除冰消雪工程中应用的可行性进行了简略的评估。

关键词：碳纤维智能混凝土电阻机敏性裂纹检测温敏性疲劳试验压阻效应

基于碳纤维混凝土（粗骨料）压敏性的交通测速系统研究

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基于碳纤维混凝土（粗骨料）压敏性的交通测速系统研究

作者：韦文兵汕头大学

学位级别：硕士

本课题是国家自然科学基金项目“用于交通监测系统的智能混凝土的电特性及测试方法研究”的一部分。车辆超速行驶是造成交通事故的主要原因。传统的车速监测主要是依靠雷达装置等比较昂贵的设备来实施，成本既高，又限制了测点的数量。... 详细信息

本课题是国家自然科学基金项目“用于交通监测系统的智能混凝土的电特性及测试方法研究”的一部分。车辆超速行驶是造成交通事故的主要原因。传统的车速监测主要是依靠雷达装置等比较昂贵的设备来实施，成本既高，又限制了测点的数量。本文提出了一种全新的方法，基于碳纤维混凝土(粗骨料)的压敏性来构造车速监测系统。本文的研究工作涉及材料学、结构学、电工学和信号分析与处理等多个学科。首先，总结了原有碳纤维水泥砂浆试验经验，研究并改善了粗骨料碳纤维混凝土的配方及制备工艺。其次，通过试验，探讨了碳纤维含量、水灰比、骨料粒径、龄期、极化效应、电极形式等对碳纤维混凝土导电性、稳定性的影响;研究了碳纤维掺量、加载方向等对碳纤维混凝土机敏性的影响;并研究了在弹性范围、循环荷载作用下，材料的压敏性。最后，提出了交通测速系统的工作原理，制定了实验方案，制作实验构件，进行了车速测量的模拟试验。特别讨论了加载方案、电极布置方案，电阻测试方法，信号采集和处理的方法等。本文所提出的采用智能材料的车速监测系统，具有明显的创新性。实验结果表明，本文所提出的系统工作原理是可行的。碳纤维混凝土既是结构材料，又是功能材料;该系统不仅可以监测车速，进一步还可监测车重和车流量，以及道路变形和损伤情况;而且系统成本低廉，综合功能又强，因此具有广阔的应用前景。本文所采用的研究方法、揭示的规律和现象，亦有重要的学术价值。

关键词：车速粗骨料碳纤维混凝土交通监测机敏性压敏性

碳纤维水泥基复合材料力电性能及尺寸效应研究进展

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玻璃钢／复合材料 2011年第2期 53-59页

作者：刘汉童谷生华东交通大学土木建筑学院南昌330013

碳纤维水泥基复合材料(CFRC)是一种新型功能材料,既可作为结构材料又可作为智能材料,与普通混凝土相比,它不仅具有纤维增强所带来的较高的抗拉、抗压、抗折强度与韧性,还具有相对较小的电阻率与力电机敏性等优越性能。本文介绍了碳纤维... 详细信息

碳纤维水泥基复合材料(CFRC)是一种新型功能材料,既可作为结构材料又可作为智能材料,与普通混凝土相比,它不仅具有纤维增强所带来的较高的抗拉、抗压、抗折强度与韧性,还具有相对较小的电阻率与力电机敏性等优越性能。本文介绍了碳纤维水泥基复合材料的制备方法、力电性能、应用及其尺寸效应的最新研究进展,展望了其在功能材料方面的研究应用前景。

关键词：碳纤维水泥基复合材料机敏性尺寸效应 CFRC

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飞机动态机动指标测量

国外试飞 1995年第2期 32-37页

作者：卡尔.,J 霍建武

表征飞机在空中格斗时动态机动性能的新参数，是完成任务所需时间和机动的空间方位的函数，虽然这些参数是针对指向即发射空战和滚转反应机动提出的，但是，这种方法适用于大部分空战机动。该参数可用于预测空战效果和一架飞机相对另一... 详细信息

表征飞机在空中格斗时动态机动性能的新参数，是完成任务所需时间和机动的空间方位的函数，虽然这些参数是针对指向即发射空战和滚转反应机动提出的，但是，这种方法适用于大部分空战机动。该参数可用于预测空战效果和一架飞机相对另一架飞机时间优势。

关键词：机敏性飞机机动指标动态机动指标测量

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科学与幻想,构建现实中的未来

卫星与网络 2014年第12期 24-25页

这是一个科技与生活密不可分的时代。科学技术的发展日新月异,在不久的将来,现有的高新技术将发展到怎样的程度,哪些技术将人类生活产生巨大的影响呢?全球著名管理咨询公司麦肯锡近期发布了一项报告,研究了技术对未来经济的影响程度。... 详细信息

这是一个科技与生活密不可分的时代。科学技术的发展日新月异,在不久的将来,现有的高新技术将发展到怎样的程度,哪些技术将人类生活产生巨大的影响呢?全球著名管理咨询公司麦肯锡近期发布了一项报告,研究了技术对未来经济的影响程度。研究的对象是一些正在取得飞速发展、具有宽泛影响,且对经济影响显著的技术。在高科技的引领下,未来生活的缩影可见一二。

关键词：传感器换能器电子技术机器人影响程度人工智能服务交付高新技术科学技术生产力生产方式显示技术机敏性

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YF—22原型机的推力矢量辅助机动试飞

国外试飞 1996年第1期 31-32页

作者：陆剑鸣

为了研究和鉴定生产型Ｆ－２２的设计方案，在ＹＦ－２２先进战斗术机的原型机上采用了推力矢量技术，并对其进行了试飞，机体，飞控系统和推进系统被完全一体化。推力矢量命令由飞机的飞控计算机产生，并被传送给每台发动机的控制器，... 详细信息

为了研究和鉴定生产型Ｆ－２２的设计方案，在ＹＦ－２２先进战斗术机的原型机上采用了推力矢量技术，并对其进行了试飞，机体，飞控系统和推进系统被完全一体化。推力矢量命令由飞机的飞控计算机产生，并被传送给每台发动机的控制器，每台发动机的控制器独立完成计算，发出必要的命令把喷管动作筒定位到正确的矢量角位置，飞行试验证明，同现役战斗机比较，推力矢量技术增强了ＹＦ－２２跟踪时的操纵品质。

关键词：推力矢量角点速度机敏性飞行试验